DE19944198A1 - Electronically commutated motor - Google Patents

Electronically commutated motor

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Abstract

The invention relates to an electronically commutable motor whose exciting windings, via semiconductor output stages, can be controlled by an electronic control unit using PWM control signals. A specified value can be given beforehand to the control unit and the control unit transmits corresponding PWM control signals to the semiconductor output stages. The aim of the invention to easily monitor the starting of the motor and to prevent an overloading. To these ends, a monitoring device, using the pre-assignment of the specified value and/or the switching on of the control unit and/or the semiconductor output stages, monitors whether the motor has reached a minimum rotational speed after the completion of a predetermined or predeterminable starting time, and the control unit and/or the semiconductor output stages can be switched off if the minimum rotational speed is not reached.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen elektronisch kommutierbaren Motor, dessen Erreger­ wicklungen über Halbleiter-Endstufen von einer elektronischen Steuereinheit mittels PWM-Steuersignalen ansteuerbar sind, wobei der Steuereinheit ein Soll­ wert vorgebbar ist und die Steuereinheit entsprechende PWM-Steuersignale an die Halbleiter-Endstufen abgibt.The invention relates to an electronically commutatable motor, the exciter Windings via semiconductor power stages from an electronic control unit can be controlled by means of PWM control signals, the control unit being a target value can be predetermined and the control unit corresponding PWM control signals emits the semiconductor power amplifiers.

Derartige Motoren werden für verschiedene Anwendungsfälle eingesetzt. Je nach Bauart weisen diese Motoren mehrere Raststellungen auf, die für den An­ lauf des Motors häufig Schwierigkeiten mit sich bringen und dazu führen kön­ nen, dass der Motor selbst bei Vorgabe eines Sollwertes nicht anläuft. Zudem können mechanische Fehler vorliegen, die zu einer Blockierung des Motors im Stillstand führen, was beim Anlegen eines Sollwertes an die Steuereinheit zu Überlastungen führen kann. Such motors are used for various applications. Each by design, these motors have several rest positions, which are for the An running the engine can often lead to difficulties that the motor will not start even if a setpoint is specified. In addition there may be mechanical faults that could block the motor in the Standstill, what when applying a setpoint to the control unit Overloads can result.  

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem elektronisch kommutierbaren Motor der eingangs erwähnten Art den Anlauf so zu überwachen, dass eine Überlastung ausgeschlossen ist.It is an object of the invention in an electronically commutable motor type mentioned at the outset to monitor the startup so that an overload is excluded.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass mit der Vorgabe des Sollwertes und/oder der Einschaltung der Steuereinheit und/oder der Halb­ leiter-Endstufen eine Überwachungseinrichtung nach Ablauf einer vorgegebenen oder vorgebbaren Anlaufzeit die Drehzahl des Motors auf das Erreichen einer Mindestdrehzahl überwacht und dass bei Nichterreichen der Mindestdrehzahl die Steuereinheit und/oder die Halbleiter-Endstufen abschaltbar ist (sind).This object is achieved according to the invention in that with the specification the setpoint and / or the activation of the control unit and / or the half conductor output stages a monitoring device after a predetermined or predefinable start-up time the speed of the motor when reaching a Minimum speed monitors and that if the minimum speed is not reached the Control unit and / or the semiconductor output stages can be switched off.

Mit dieser einfachen Überwachungseinrichtung wird der richtige Anlauf des Mo­ tors festgestellt und bei fehlendem und/oder fehlerhaftem Anlauf durch Abschal­ tung der Steuereinheit und/oder der Halbleiter-Endstufen eine Überlastung des Motors und seiner elektronischen Bauteile auf einfache Art sicher verhindert.With this simple monitoring device, the correct start of the Mo tors detected and in the event of a missing and / or faulty start by switching off device of the control unit and / or the semiconductor output stages an overload of the Motors and its electronic components safely prevented in a simple manner.

Nach einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Steuereinheit ein Sollwert für die Drehzahl vorgebbar ist und dass die Steuereinheit ein in der Pulsweite und/oder Kommutierungsfrequenz entsprechend abgestimmtes PWM-Steuersig­ nal an die Halbleiter-Endstufen abgibt. Die Steuereinheit hat dabei die Funktion der PWM-Steuersignale PWMend in Abhängigkeit des Drehzahl-Sollwertes Nsoll gespeichert, wobei die Pulsweite und/oder die Kommutierungsfrequenz vorzugs­ weise als Variable verwendet wird.According to one embodiment, it is provided that the control unit can be given a setpoint value for the rotational speed and that the control unit outputs a PWM control signal which is appropriately matched in the pulse width and / or commutation frequency to the semiconductor output stages. The control unit has the function of the PWM control signals PWM end in dependence on the speed reference value N to stored, the pulse width and / or the commutation frequency is preferential used as a variable.

Die Ein- und Abschaltung der Steuereinheit und/oder der Halbleiter-Endstufen kann nach einer Ausführung einfach durch Ein- und Abschaltung der Versor­ gungsspannung erfolgen. The switching on and off of the control unit and / or the semiconductor output stages can be carried out after execution simply by switching the supply supply voltage.  

Nach einer Weiterbildung kann die Anlaufzeit von der Größe des Sollwertes ab­ hängig sein und mit zunehmendem Sollwert ebenfalls zunehmen.After further training, the start-up time can depend on the size of the setpoint be dependent and also increase with increasing setpoint.

Die Abschaltung der Steuereinheit und/oder der Halbleiter-Endstufen kann zudem zeitverzögert ausgeführt werden.The control unit and / or the semiconductor output stages can also be switched off be executed with a time delay.

Der fehlende und/oder fehlerhafte Anlauf ist nach einer weiteren Umgestaltung optisch und/oder akustisch anzeigbar.The missing and / or incorrect start-up is after another redesign optically and / or acoustically displayable.

Ist vorgesehen, dass die Überwachungseinheit und/oder die Anzeigeeinrichtung in die Steuereinheit integriert ist, dann ändert sich der konstruktive Aufbau des Motors nicht, da die elektronische Steuereinheit auch die Funktionen der Über­ wachungseinrichtung mit übernimmt.It is provided that the monitoring unit and / or the display device is integrated in the control unit, then the design of the Motors do not, because the electronic control unit also functions as over security device with takes over.

Die Erfindung wird anhand eines als Blockschaltbild schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is illustrated schematically as a block diagram Embodiment explained in more detail.

Die Motoreinheit umfaßt die Funktionseinheiten Steuereinheit STE, Halbleiter- Endstufen EST und den eigentlichen Motor M mit den Erregerwicklungen des Stators und dem Dauermagnet-Rotor, der als Außen- oder Innenläufer ausgebil­ det sein kann.The motor unit comprises the functional units control unit STE, semiconductor Output stages EST and the actual motor M with the field windings of the Stator and the permanent magnet rotor, which is designed as an external or internal rotor can be det.

Soll der Motor M in Betrieb genommen werden, dann wird der Steuereinheit STE ein Sollwert Nsoll vorgegeben, der zu einer Drehzahl N des Motors M führen soll. Die Vorgabe kann z. B. manuell über ein Potentiometer vorgegeben werden. In der Steuereinheit STE ist eine Funktion vorgegeben, die die Abhängigkeit der PWM-Steuersignale PWMend für die Halbleiter-Endstufen EST von dem Drehzahl- Sollwert Nsoll enthält.If the motor M is to be put into operation, then the control unit STE is given a setpoint N target which is to lead to a speed N of the motor M. The default can e.g. B. can be specified manually using a potentiometer. In the control unit STE a function is predetermined, the end of the semiconductor output stages EST from the speed reference value N to the dependence of the PWM control signals PWM contains.

Mit der Einschaltung der Steuereinheit STE und/oder der Halbleiter-Endstufen EST wird ein Startsignal Te an eine Überwachungseinrichtung ÜE abgegeben, die die Drehzahl N des Motors M in an sich bekannter Weise erfaßt.With the activation of the control unit STE and / or the semiconductor output stages EST a start signal Te is emitted to a monitoring device ÜE, which detects the speed N of the motor M in a manner known per se.

Nach einer vorgegebenen Anlaufzeit Tx überprüft die Überwachungseinrichtung ÜE in Verbindung mit der Steuereinheit STE, ob eine vorgegebene Mindestdreh­ zahl Nmin erreicht ist. Ist dies der Fall, dann wird der Anlauf des Motors M fort­ gesetzt und bis zum Dauerlauf mit der vorgegebenen Solldrehzahl fortgeführt.After a predetermined start-up time Tx, the monitoring device ÜE, in conjunction with the control unit STE, checks whether a predetermined minimum speed N min has been reached. If this is the case, then the motor M continues to be started up and continues until the continuous setpoint speed.

Stellt die Überwachungseinrichtung ÜE und/oder die Steuereinheit STE jedoch fest, dass der Motor M überhaupt nicht angelaufen oder die entsprechende Min­ destdrehzahl Nmin in der vorgegebenen Anlaufzeit Tx nicht erreicht hat, dann werden zum Schutz gegen Überlastungen die Steuereinheit STE und/oder die Halbleiter-Endstufen EST abgeschaltet, wie die Kontakte ab zur Abschaltung der Versorgungsspannung Ubatt zeigen.However, if the monitoring device ÜE and / or the control unit STE determines that the motor M has not started at all or has not reached the corresponding minimum speed N min in the predetermined starting time Tx, then the control unit STE and / or the semiconductors are used to protect against overloads Output stages EST switched off, as the contacts from to switch off the supply voltage U batt show.

Die Steuereinheit STE kann in Abhängigkeit von dem Sollwert Nsoll die Pulsweite und/oder die Kommutierungsfrequenz der PWM-Steuersignale PWMend verändern.The control unit STE may vary depending on the set value N, the pulse width and / or the commutation frequency of the PWM control signals PWM to change end.

Die Anlaufzeit Tx kann mit zunehmendem Sollwert Nsoll ebenfalls zunehmen. In jedem Fall ist sie jedoch kurz genug, um eine Überlastung des Motors und des­ sen elektronische Bauteilen zu verhindern. Dies gilt selbstverständlich auch dann noch, wenn die Abschaltung der Steuereinheit STE und/oder der Halbleiter-End­ stufen zeitverzögert ausgeführt wird. The start-up time Tx can also increase with increasing setpoint N soll . In any case, however, it is short enough to prevent overloading the motor and its electronic components. Of course, this also applies if the switch-off of the control unit STE and / or the semiconductor power stages is delayed.

Der fehlende und/oder fehlerhafte Anlauf des Motors kann optisch und/oder akustisch oder über die Sollwertleitung elektrisch angezeigt werden.The missing and / or faulty start of the motor can be visual and / or acoustically or electrically via the setpoint line.

Die Überwachungseinrichtung ÜE und/oder Anzeigeeinrichtung werden mit ihren Funktionen vorzugsweise in die Steuereinheit STE integriert.The monitoring device ÜE and / or display device with their Functions preferably integrated in the control unit STE.

Claims (7)

1. Elektronisch kommutierbarer Motor, dessen Erregerwicklungen über Halb­ leiter-Endstufen von einer elektronischen Steuereinheit mittels PWM- Steuersignalen ansteuerbar sind, wobei der Steuereinheit ein Sollwert vor­ gebbar ist und die Steuereinheit entsprechende PWM-Steuersignale an die Halbleiter-Endstufen abgibt, dadurch gekennzeichnet,
dass mit der Vorgabe des Sollwertes (Nsoll) und/oder der Einschaltung (Te) der Steuereinheit (STE) und/oder der Halbleiter-Endstufen (EST) eine Über­ wachungseinrichtung (ÜE) nach Ablauf einer vorgegebenen oder vorgeb­ baren Anlaufzeit (Tx) die Drehzahl (N) des Motors (M) auf das Erreichen einer Mindestdrehzahl (Nmin) überwacht und
dass bei Nichterreichen der Mindestdrehzahl (Nmin) die Steuereinheit (STE) und/oder die Halbleiter-Endstufen (EST) abschaltbar (ab) ist (sind).1. Electronically commutatable motor, the excitation windings of which can be controlled by an electronic control unit by means of PWM control signals via semiconductor output stages, the control unit being able to give a desired value and the control unit emitting corresponding PWM control signals to the semiconductor output stages, characterized in that
that with the specification of the setpoint (N soll ) and / or the activation (Te) of the control unit (STE) and / or the semiconductor output stages (EST), a monitoring device (ÜE) after a predefined or predefinable start-up time (Tx) monitors the speed (N) of the motor (M) for reaching a minimum speed (N min ) and
that if the minimum speed (N min ) is not reached, the control unit (STE) and / or the semiconductor output stages (EST) can be (are) switched off. 2. Elektronisch kommutierbarer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Steuereinheit (STE) ein Sollwert (Nsoll) für die Drehlzahl (N) vorgebbar ist und
dass die Steuereinheit (STE) ein in der Pulsweite und/oder Kommutie­ rungsfrequenz entsprechend abgestimmtes PWM-Steuersignal (PWMend) an die Halbleiter-Endstufen (EST) abgibt.2. Electronically commutatable motor according to claim 1, characterized in that
that the control unit (STE) (to N), a desired value can be predetermined for the Drehlzahl (N) and
that the control unit (STE) emits a PWM control signal (PWM end ) correspondingly matched in the pulse width and / or commutation frequency to the semiconductor output stages (EST). 3. Elektronisch kommutierbarer Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltung (Te) und die Abschaltung (ab) der Steuereinheit (STE) und/oder der Halbleiter-Endstufen (EST) durch Ein- und Abschaltung der Versorgungsspannung (Ubatt) erfolgt.3. Electronically commutatable motor according to claim 1 or 2, characterized in that the activation (Te) and the deactivation (from) the control unit (STE) and / or the semiconductor output stages (EST) by switching the supply voltage (U batt ) takes place. 4. Elektronisch kommutierbarer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufzeit (Tx) von der Größe des Sollwertes (Nsoll) abhängig ist und mit zunehmender Größe vorzugsweise zunimmt.4. Electronically commutatable motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the start-up time (Tx) depends on the size of the setpoint (N soll ) and preferably increases with increasing size. 5. Elektronisch kommutierbarer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltung (ab) der Steuereinheit (STE) und/oder der Halbleiter- Endstufen (EST) zeitverzögert ausführbar ist.5. Electronically commutatable motor according to one of claims 1 to 4, characterized, that the shutdown (ab) of the control unit (STE) and / or the semiconductor Power stages (EST) can be executed with a time delay. 6. Elektronisch kommutierbarer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der fehlende und/oder fehlerhafte Anlauf optisch und/oder akustisch anzeigbar ist.6. Electronically commutatable motor according to one of claims 1 to 5, characterized, that the missing and / or faulty start optically and / or acoustically can be displayed. 7. Elektronisch kommutierbarer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (ÜE) und/oder die Anzeigeeinrichtung in die Steuereinheit (STE) integriert ist.7. Electronically commutatable motor according to one of claims 1 to 6, characterized, that the monitoring unit (ÜE) and / or the display device in the Control unit (STE) is integrated.
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